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第十节 函数与方程的综合问题(习题课)
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第十节 函数与方程的综合问题(习题课)
考法一 由函数零点存在情况求参数范围
[方法技巧]
由函数零点个数或所在区间求参数的方法
直接法 直接根据题设条件构建关于参数的不等式(组),通过解不等式
(组)确定参数的取值范围
分离参数法 先将参数分离,然后将原问题转化成求函数值域的问题加以解决
数形结合法 将函数解析式(方程)适当变形,转化为图象易得的函数与一个含参的函数的差,在同一平面直角坐标系中画出这两个函数的图象,结合函数的单调性、周期性、奇偶性等性质及图象求解
[方法技巧]
求函数多个零点(或方程的根)的和的策略
求函数的多个零点(或方程的根以及直线y=m与函数图象的多个交点横坐标)的和时,应考虑函数的性质,尤其是对称性特征(这里的对称性主要包括函数本身关于点的对称、直线的对称等).
[方法技巧]
(1)一般地,判断形如f(g(x))的嵌套函数的零点个数或根据函数的零点求参数的取值范围时,可采用换元法,先令g(x)=t,求解当f(t)=0时t的值,然后根据函数g(x)的图象及性质确定当g(x)=t时,x的值的个数即为f(g(x))的零点个数.解答时注意数形结合,侧重对函数f(x)与g(x)图象性质的分析.
(2)解决此类问题往往应用函数的图象,作函数的图象必须关注其关键点(位置)和发展趋势、渐近线等,尤其当作图比例较大时,由于画的是局部图象,若关注度不够或疏忽,就会导致错误.
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[典例] (1)函数f(x)=x2-ax+1在区间上有零点,则实数a的取值范围是( )
A.(2,+∞) B.[2,+∞)
C. D.
(2)已知函数f(x)=g(x)=f(x)+x+a.若g(x)存在2个零点,则a的取值范围是( )
A.[-1,0) B.[0,+∞)
C.[-1,+∞) D.[1,+∞)
[解析] (1)由题意知方程ax=x2+1在上有解,即a=x+在上有解,设t=x+,x∈,则t∈.即a∈.
[答案] (1)D (2)C
(2)令h(x)=-x-a,则g(x)=f(x)-h(x).在同一坐标系中画出y=f(x),y=h(x)的示意图,如图所示.若g(x)存在2个零点,则y=f(x)的图象与y=h(x)的图象有2个交点,平移y=h(x)的图象,可知当直线y=-x-a过点(0,1)时,有2个交点,此时1=-0-a,a=-1.当y=-x-a在y=-x+1上方,即a<-1时,仅有1个交点,不符合题意.当y=-x-a在y=-x+1下方,即a>-1时,有2个交点,符合题意.综上,a的取值范围为[-1,+∞).故选C.
[针对训练]
1.函数f(x)=2x--a的一个零点在区间(1,2)内,则实数a的取值范围是( )
A.(1,3) B.(1,2) C.(0,3) D.(0,2)
答案:C
解析:由题意,知函数f(x)在(1,2)上单调递增,又函数的一个零点在区间(1,2)内,所以即解得0<a<3,故选C.
2.(2023·武汉模拟)已知函数f(x)=若函数f(x)-m=0有三个零点,则实数m的取值范围是( )
A.(1,2] B.(1,2) C.(0,1) D.[1,+∞)
答案:A
解析:因为函数f(x)-m=0有三个零点,所以函数f(x)的图象与直线y=m有三个不同的交点,函数f(x)的图象如图所示,由图可知,1<m≤2,故选A.
考法二 函数的零点和范围问题
[典例] (多选)已知函数f(x)= 若f(x1)=f(x2)=f(x3)=f(x4),且x1<x2<x3<x4,则下列结论正确的是( )
A.x1+x2=2
B.x3x4=1
C.0<x1+x2+x3+x4<1
D.0<x1x2x3x4<1
[解析] 函数f(x)=的图象如图所示,设f(x1)=f(x2)=f(x3)=f(x4)=t,则0<t<1,则直线y=t与函数y=f(x)的图象的4个交点横坐标分别为x1,x2,x3,x4,函数y=-x2-2x的图象关于直线x=-1对称,则x1+x2=-2,A不正确;由图象可知|log2x3|=|log2x4|,且0<x3<1<x4,∴-log2x3=log2x4,即log2(x3x4)=
0,∴x3x4=1,B正确;由图象可知,|log2x3|∈(0,1),则0<-log2x3<1,可得<x3<1,∴x1+x2+x3+x4=x3+-2∈,C正确;由图象可知-2<x1<-1,∴x1x2x3x4=x1(-2-x1)=-x-2x1∈(0,1),D正确.
[答案] BCD
[针对训练]
(多选